REHABILITACIÓN ENERGÉTICA

Si nos basamos en los datos del gobierno, en los que se afirma que en la actualidad, “más del 58 % del parque edificado es anterior al año 1980 y existen, aproximadamente, 25 millones de viviendas, de las que la mitad tienen más de 30 años y cerca de 6 millones cuentan con más de 50 años”, además “casi el 58 % de nuestros edificios se construyó con anterioridad a la primera normativa que introdujo en España unos criterios mínimos de eficiencia energética: la Norma Básica de la Edificación NBE-CT-79”, no cabe la menor duda de que considerando los objetivos europeos y por lo tanto nacionales, son necesarias una serie de medidas de rehabilitación que permitan reducir el consumo de energía y que reduzcan las emisiones de gases de efecto invernadero producidos en el sector, es pues prioritario mediante la rehabilitación, aplicar una serie de medidas para lograr una renovación del parque edificado.

Para lograr los objetivos marcados a nivel europeo (Directiva 2012/27/UE, relativa a la eficiencia energética), es necesaria una estrategia a largo plazo, siendo la fecha limite el 2020. Como ya hemos estudiado, la importancia de una correcta ejecución de los diferentes elementos que componen los sistemas constructivos, así como las características de los materiales aislantes que se utilicen es clave para reducir la situación de insostenibilidad actual en la que se encuentran más de la mitad de los edificios en España.

De modo que la rehabilitación, renovación y aplicación de los diferentes sistemas que se han estudiado a lo largo de las distintas entradas ya publicadas pueden suponer importantes ahorros energéticos, decantándonos por la rehabilitación en lugar del derribo, ya que supondrá un menor impacto ambiental y sobre todo se logrará prolongar la vida útil de esas edificaciones.

Quisiera recordar que todo lo que se ha defendido durante todas las publicaciones referidas al tema, va dirigido a la mejora de las condiciones de habitabilidad, sin olvidarnos de la mejora de la eficiencia y el objetivo claro de reducir la dependencia energética de fuentes de energía convencionales. Para lograr alcanzar niveles máximos de confort, así como aprovechar al máximo la energía producida, hay que destacar la importancia capital que tiene la correcta ejecución de la envolvente del edificio, de nada sirve aplicar los mejores sistemas de generación más renovables y eficientes, si la envolvente es ineficiente desde el punto de vista energético.

En el código técnico podemos encontrar 2 tipos de envolventes, la envolvente térmica y la edificatoria, ésta última “se compone de todos los cerramientos del edificio”, mientras que la envolvente térmica “está compuesta por lo cerramientos que limitan espacios habitables con el ambiente exterior (aire, terreno u otro edificio) y por todas las particiones interiores que limitan los espacios habitables de los no habitables que a su vez estén en contacto con el ambiente exterior”

Tal y como hemos visto la normativa aplicable en nuestro país en relación a las condiciones de la edificación en cuanto al consumo energético, es el Código Técnico de la Edificación, de manera más concreta su Documento Básico relativo al ahorro de energía (CTE-DB-HE1): “conseguir un uso racional de la energía necesaria para la utilización de los edificios reduciendo a limites sostenibles su consumo y conseguir asimismo que una parte de este consumo proceda de fuentes de energía renovable, como consecuencia de las características de su proyecto, construcción, uso y mantenimiento”.

Imagen: Cuantificación de la mejora del comportamiento térmico de la envolvente. Fuente: eHabilita

Por lo tanto, la rehabilitación energética deberá concentrar sus objetivos en la adecuación de las viviendas anteriores a la normativa vigente, pudiéndose lograr reducciones de entre 35 y el 70% dependiendo de la antigüedad del edificio.

Para lograr una disminución del consumo, mediante la reducción de la energía disipada al exterior, una solución cada vez más extendida en rehabilitación es la utilización de Sistemas de Aislamiento Térmico Exterior (SATE), principalmente se utilizan con el fin de minimizar las molestias para los usuarios. Son sistemas que se suministran como conjunto (kit), para asegurar la compatibilidad de todos los componentes, de este modo se reviste y aísla el exterior del edificio adaptándose a las geometrías del mismo, sin discontinuidades, con lo que se logra resolver la mayoría de los puentes térmicos.

Imagen: Esquema sistema de Aislamiento Térmico Exterior (SATE). Fuente: interempresas.net

Además de mejorar la envolvente térmica de la edificación, para conseguir la disminución del consumo se deben adoptar medidas de distinta índole, resumiéndolas a continuación:

– Reducción de la demanda energética, para lo que se consideran básicamente dos factores, la zona climática y las condiciones de la envolvente térmica de la edificación, basándonos en la capacidad de aprovechar las condiciones climáticas favorables mediante el diseño del edificio.

– Mejora del rendimiento de las instalaciones e incorporación de energías renovables en la producción energética y reducir el consumo de agua. Basándonos en la aplicación de los Documentos básicos de HE.

– Gestión energética. Utilización de sistemas de iluminación (LED), así como la utilización de electrodomésticos de bajo consumo, es decir, renovar de elementos que componen las instalaciones, además es aconsejable la aplicación de sistemas de control y seguimiento, domótica e inmótica.

Entre las diferentes intervenciones que se deben acometer para la mejora de la envolvente térmica cabe destacar el implemento de la capacidad aislante del cerramiento, suponiendo un periodo de amortización mayor que la mejora de las instalaciones, sin embargo son aplicaciones que combinadas generan una mejor respuesta, la simbiosis entre ambas es indudable, por lo que se procurará acometer ambas de una manera equilibrada.

Si hablamos de instalaciones térmicas, cabria mencionar, como ya se ha hecho en anteriores ocasiones, los sistemas de suelo o paramentos radiantes, este tipo de sistemas a diferencia de los tradicionales mediante radiadores, suponen una mejora en la uniformidad de la distribución del calor en el local que se desee climatizar. Para su aplicación es aconsejable la utilización de materiales cerámicos de gran inercia térmica, siendo los más adecuados por sus características térmicas, no debemos olvidar que para emitir calor al local antes debe calentar toda la masa térmica del paramento.

Imagen: Dispersión de suelo radiante y radiadores. Fuente: Soltermia Energies Renovables

Hecho este pequeño inciso, nos debemos detener y valorar, los factores de los que va a depender la elección de un sistema u otro, en cuanto a las instalaciones térmicas del edificio objeto de la rehabilitación.

Lo primero que tenemos que determinar y en lo que nos debemos basar, es en el estado en el que se encuentra la edificación objetivo de dicha rehabilitación, dependiendo de las necesidades primordiales, tras analizar y determinar que actuaciones son prioritarias. Por ejemplo, no tiene sentido instalar sistemas de suelos radiantes cuando tenemos un muro medianero en el que se están produciendo enormes pérdidas energéticas o una carpintería obsoleta. Además, es importante centrar la actuación en el sistema mediante el cual se genera la energía, dependiendo de las instalaciones ya presentes se deberá implementar un sistema acorde a la obtención de los rendimientos más adecuados de dicho sistema.

También, basándonos en la zona climática en las que se encuentre el edificio existirán unas mayores necesidades en refrigeración o en calefacción. Por último, es destacable el uso que se le dará al edificio, así como el presupuesto del que se dispone para ejecutar la actuación, de manera que se debe priorizar. Una buena manera de hacerlo es observar que aspectos de la certificación energética de la edificación en cuestión presentan mayores deficiencias.

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AISLAMIENTO TÉRMICO

Como hemos estudiado, en el cuerpo humano la piel actúa a modo de barrera o capa protectora que regula la pérdida de energía. La piel se puede equiparar en términos arquitectónicos con la envolvente del edificio, sin embargo, no existe una tecnología comparable a la eficiencia de la piel humana. Existen ciertos mecanismos, que utilizados de manera conjunta podrían regular el intercambio de energía con el exterior de la edificación, el aislamiento.

Imagen: Prueba aislamiento con lana mineral (Isover). Fuente: Experimento Solar Decathlon

El aislamiento ya sea térmico o acústico, realiza una función de filtro o barrera para evitar que traspase el calor o los ruidos. Ambos aislamientos según exige la normativa se deben contemplar conjuntamente, sin embargo, en este caso se tratará con mayor profundidad la función térmica del aislamiento. No debemos olvidar que para lograr el máximo confort se deben tener muy presentestanto los inconvenientes acústicos como los térmicos.

A continuación, se analizará la utilización del aislamiento térmico en la arquitectura bioclimática nombrando algunos de los materiales más recomendados desde el punto de vista de la sostenibilidad y respeto al medio ambiente.

En primer lugar, lo que se debe tener claro es el lugar donde vamos a colocarlo y cómo va a funcionar en el conjunto de la edificación. Ya conocemos como se transmite el calor (conducción, convección, radiación,…) y además sabemos que los materiales aislantes tienen una conductividad térmica muy baja. Generalmente los materiales aislantes en su composición contienen algún tipo de gas, normalmente aire, esto es debido a que la propagación del calor en los gases en reposo es muy baja con lo que mejora las características aislantes que posee el material.

A la hora de colocar un material se debe prestar especial atención a los posibles puentes térmicos ya que una mala ejecución o discontinuidades en el mismo supondrían pérdidas de calor nada despreciables. En un cerramiento podemos encontrar sistemas que utilizan fluidos en movimiento, como las cámaras de aire ventiladas, en las que un mal aislamiento en el que se dejan espacios sin cubrir, provoca puentes térmicos que echan por tierra el fin último de esta solución constructiva. Si se realiza de manera correcta es una solución idónea para evitar problemas de humedades.

Uno de los principales problemas en los cerramientos es la transmisión de calor por cambio de estado que se puede producir en su interior. Cuando penetra la humedad, el agua se evapora al calentarse y se enfrían. Existen diferentes fenómenos que provocan las humedades entre los que caben destacar:

Punto de rocío: se deberá calcular de manera que coincida con la parte exterior del aislamiento, evitando que su evaporación enfríe el interior de la edificación.

Humedades ascendentes por capilaridad: este tipo de humedades provienen del subsuelo por lo que se debe utilizar una barrera continua de impermeabilizante.

Agua de lluvia: en lugares en las que las precipitaciones son abundantes se pueden utilizar la solución mencionada de la cámara de aire o utilizar materiales que favorezcan la evaporación como los revestimientos de mortero de cal.

También se debe tener en cuenta cuando construimos por ejemplo en zonas de montaña, el agua que discurre por las laderas, drenándola y alejándola del edificio para evitar posibles inconvenientes.

Anteriormente estudiamos el comportamiento que tiene la radiación solar, ésta no necesita un medio material para transmitirse ya que es capaz de hacerlo en el vacío, sin embargo y ahí es donde se presentan las mayores discordancias en el planteamiento constructivo de la arquitectura bioclimática, se pueden utilizar elementos con masa térmica en el exterior de los muros o por el contrario que sea el aislamiento lo que actúe como soporte material para el calor por radiación.

Básicamente lo que se cuestiona es si el aislamiento térmico debe ir colocado hacia el interior o hacia el exterior de los cerramientos. A continuación, se analizarán ambas opciones para intentar comprender mejor su funcionamiento.

En el caso de colocar el aislamiento térmico en la parte interior del muro desaprovecharíamos la masa térmica del resto de los materiales, poniéndonos en el caso de que en su parte interior hubiese una fuente de calor, el aislamiento interior evitaría que se transmita al resto de las capas del cerramiento, lo que impediría la acumulación de calor traduciéndose en un enfriamiento más rápido si se corta el flujo de calor interior. Para evitarlo, se pueden utilizar diferentes sistemas como veremos más adelante, como captadores de energía solar, cerramientos ligeros, muros trombe o depósitos acumuladores (por ej. agua) que actúen como sistemas radiantes.

En verano un edificio que tenga una masa térmica muy baja requiere un sistema de ventilación adecuado, si no existe ningún sistema de regulación y la energía captada por la radiación que atraviesa los huecos se acumula en el interior puede hacer que la temperatura interior aumente rápidamente. Además en verano se producirá el efecto contrario, al tener una inercia térmica baja, la temperatura se reducirá de manera excesiva requiriendo en ambos casos un sistema adecuado de climatización (refrigeración o calefacción).

Por lo tanto, esta solución sería recomendable para edificaciones de uso intermitente, en las que no será necesario calentar o enfriar toda la envolvente, sino que este aporte energético sea apreciable durante el corto periodo de tiempo en el que se desarrolle la actividad en el mismo, por ejemplo en los teatros.

De esto podemos deducir que la colocación del aislamiento térmico hacia el exterior es más indicada para el uso residencial o edificaciones de uso habitual. La utilización de materiales cerámicos que tengan un espesor suficiente para acumular el calor lentamente y posteriormente cederlo de la misma forma consiguiendo un acondicionamiento térmico excelente. Para lograr mantener la temperatura interior constante, disponer de una envolvente con gran masa térmica situada dentro del aislamiento sirve para conseguir almacenar la energía. De este modo, el calor se acumula durante los días más calurosos y es cedido al ambiente cuando se enfrían los cerramientos, durante las noches o incluso los días con menos radiación solar en los que la variación de temperatura es mucho menor apenas 2 °C después de varios días sin radiación solar directa.

Es importante aislar correctamente las carpinterías ya que suponen durante el día y la principal fuente de captación solar, sin embargo por la noche se convierten en auténticos sumideros a través de los que se producen grandes pérdidas energéticas. Un doble acristalamiento o aislamientos móviles como pueden ser persianas, contraventanas, etc., evitan que las pérdidas sean tan elevadas. Si además de aplicar estas soluciones constructivas, las combinásemos con otras en las que la edificación estuviese enterrada o semienterrada conseguiríamos una amortiguación en la variación de las temperaturas. Estas soluciones son las más indicadas para mantener la temperatura constante y lograr un aislamiento excepcional, además de proteger a la vivienda de las inclemencias externas. Nunca se debe olvidar aislar convenientemente la solera de la edificación, especialmente en este tipo de edificaciones y en los lugares en los que tengamos un nivel freático alto.

Arquitectura Confort Diseño bioclimático

CONFORT TÉRMICO

Esta generalizada la idea de que nuestro confort térmico depende fundamentalmente de la temperatura del aire que nos rodea, siendo una idea errónea, que aclararé a continuación.

La temperatura del cuerpo humano es de una media de 37°C, debiendo mantenerse constante continuamente. Para lograrlo se deben realizar intercambios de calor con el medio que le rodea, estos intercambios se realizan en su mayor parte a través de la piel. Decimos que existe una situación de confort térmico cuando el intercambio de calor es estable, es decir, el calor que se pierde es equivalente al que se gana.

Controlar esa constante pérdida de calor y regular el ritmo al que se pierde, evitando por ejemplo que sea muy elevado, supone un aporte energético extra, para regular el balance entre las ganancias y las pérdidas se deben tener en cuenta los diferentes los factores de generación y pérdida de calor.

Si nos referimos a la generación de calor, hay que tener en cuenta que cada persona tiene un metabolismo específico que es determinante en la cantidad de calorías que se consumen a lo largo del día, cabe destacar que sin realizar ninguna actividad física, el cuerpo continúa generando calor y por consiguiente consumiendo calorías.

El cuerpo humano consume 70 Kcal/hora, sin embargo, durante la realización de actividad física o mental se aumenta la generación de calor pudiéndose consumir hasta 10 veces más en el caso de un ejercicio físico alto, pudiéndose alcanzar valores de 700 Kcal/hora.

Si hablamos de los factores que varían el ritmo de pérdida de calor, se debe considerar de nuevo la peculiaridad de cada individuo, el vello y el tejido adiposo (grasa acumulada) son “capas naturales” que reducen la pérdida de calor, sin embargo se puede hablar de una forma más genérica con respecto a la ropa. En el caso más concreto de la ropa de abrigo, al utilizarla se consigue una sensación de confort térmico debido a que se reducen las perdidas calóricas, manteniendo una capa entre la piel y el tejido que nos aísla térmicamente. Sirven pues para regular la temperatura de nuestro cuerpo y no consumen ningún tipo de energía.

INDUMENTARIA	Resistencia térmica de la ropa
INDUMENTARIA	m²·°C/W
Ropa tropical	0,045
Ropa ligera de verano	0,08
Ropa ligera de trabajo	0,11
Ropa interior para invierno	0,16
Ropa de vestir tradicional	0,23

Tabla: Resistencia térmica de la ropa. Fuente: Autor, según ISO 7730

En cuanto a la climatización del interior de la edificación debemos tener en cuenta los anteriores factores, buscando el equilibrio en el que está basado el confort térmico. Desgraciadamente es muy común encontrarnos en verano con locales en los que una elevada climatización, de manera contraria a lo que se pretende, perjudica el confort. Evitar sobredimensionar las instalaciones de climatización o utilizar sistemas de domótica, tal y como se explica más adelante, que regulen de manera automática la temperatura de un local, son algunas de las soluciones que se deben considerar. Hay que utilizar estos sistemas de manera razonable evitando así aumentar la demanda energética de nuestra edificación y el despilfarro de energía.

Una vez conocemos mejor el comportamiento del cuerpo humano térmicamente hablando, es necesario indagar en los distintos factores climáticos que componen en su globalidad lo que conocemos como el “clima de un local”. Teniendo en cuenta que cada persona es distinta y pueden existir diferencias según su capacidad de adaptación, se han estudiado los márgenes de confort medio para los distintos factores climáticos.

La temperatura del aire: se recomienda una temperatura media de entre 18 y 24°C, sin embargo, tal y como se ha explicado con anterioridad no es determinante. Puede variar según la ropa, la edad, etc.

Cabría destacar, refiriéndonos a temperatura del aire en el interior de un local, que es aconsejable que la temperatura de las paredes sea mayor que la del mismo. Una habitación que tenga una temperatura del aire de 20 °C y sus paredes a 16 °C tiene la misma sensación de confort que otra con una temperatura del aire de 12 °C y con las paredes a 24 °C.

Encontrarnos con este tipo de situaciones en las que la temperatura de las paredes, suelos o techos es mayor que la del aire suele ser característico de las edificaciones bioclimáticas, esto es debido a la temperatura de radiación. Podemos lograr esta situación utilizando por ejemplo muros de gran volumen, capaces de captar la radiación solar y transmitirla en forma de calor al interior del local, logrando de esta manera mejorar el confort aun existiendo una temperatura más baja en el interior.

La velocidad del aire: el movimiento del aire afecta de manera considerable la sensación de frío, debido a que aumenta las pérdidas de calor en nuestro organismo. Esto se debe principalmente a la alteración de la capa aislante de nuestra piel y a la estimulación de la evaporación del sudor, este es el mecanismo que utiliza nuestro cuerpo para regular la temperatura, si además le añadimos fluctuaciones en la intensidad del aire puede producir una mayor alteración en el confort.

La velocidad media del aire en el interior de un local debe rondar entre 0,1 y 0,3 m/s, dependiendo de la época del año, en las épocas más calurosas se puede aumentar dicha velocidad para mejorar así la refrigeración.

La humedad relativa: es un factor determinante en lo que se refiere al ritmo por el cual nuestro organismo elimina el calor, cuanto mayor es la humedad del aire, menor es la capacidad de transpiración del cuerpo. Esta sensación térmica es apreciable en las zonas próximas al mar, en las que durante el verano la humedad aumenta considerablemente la sensación de sofoco. Entendemos la humedad relativa como el porcentaje de humedad que tiene el aire en relación a su máximo admisible.

Los porcentajes de humedad relativa deben oscilar entre el 30% y un máximo del 70%. El aire determina pues, la humedad relativa, ya que el máximo admisible de humedad está determinado por el mismo.

CONDICIONES	INVIERNO	VERANO
Temperatura del aire	18 – 21 grados	20 – 24 grados
Velocidad del aire	< 0,15 m/s	< 0,25 m/s
Humedad relativa	30 – 60%	40 – 70%
Resistencia térmica del vestido	0,16 m²·°C/W	0,08 m²·°C/W

Tabla: Condiciones recomendadas. Fuente: Autor, según UNE-EN ISO 7730

Además de tener en cuenta estos factores fundamentales a la hora de lograr el deseado confort térmico, se debe tener muy presente, el uso o actividad que se va a desarrollar en cada local, no es igual el consumo calórico que puede tener una persona que se encuentra en reposo que la misma persona caminando o trabajando. De modo que los locales en los que se realice una actividad física deberán estar a una temperatura más baja. Tanto el factor de uso y actividad, como el de densidad en la edificación, ambos contemplados en el RITE, deben tenerse muy presentes a la hora de dimensionar nuestras instalaciones.

Arquitectura Arquitectura Bioclimática Confort Diseño bioclimático Eficiencia energética

Climatología y Conceptos Térmicos

Para comprender mejor los principales fundamentos de la arquitectura bioclimática, se debe tener claro el papel principal que tiene el Sol, concibiéndolo en todo momento como el centro sobre el que giran todos los sistemas bioclimáticos. Ésta es la razón por la que a la arquitectura bioclimática se le puede denominar también, como arquitectura solar pasiva. Partiendo de esta base, tal y como veremos en el amplio recorrido que se va a realizar en los próximos post, todos y cada uno de los sistemas, tanto activos como pasivos, están íntimamente ligados al sol, de manera más específica con la radiación que es producida por el mismo y es captada por nuestro planeta, transformada en energía por el ser humano.

Si hablamos de radiación, hablamos pues de calor, de modo que en el tema que nos ocupa, el conocimiento de los materiales de construcción y su correcta selección, desde el punto de vista térmico, resulta de vital importancia cuando se busca reducir el consumo de energía en las edificaciones. Su conocimiento resulta indispensable cuando se trata de obtener condiciones de confort térmico por medios pasivos o sistemas naturales en el interior de las edificaciones.

La necesidad de crear un microclima es propia de cualquier ser vivo, lo que se traduce en la necesidad de adaptarse al entorno y construir edificaciones en las cuales se proteja a los usuarios de las condiciones externas. Estas condiciones pueden suponer variaciones en nuestra edificación, ya sea por condiciones extremas de frío o por la abundante radiación solar, lo que da como resultado una temperatura sofocante y alejada del confort que se pretende alcanzar.

Entre las diferentes patologías que pueden derivarse de la acción ambiental cabe destacar las humedades y grietas producidas por el cambio de temperatura, dilatación-contracción. Cuanto más bruscos sean estos cambios más palpables serán las patologías. Por ejemplo, una fachada orientada al norte en la que ha penetrado humedad, puede mantener dicha humedad durante todo el año.

En los siguientes artículos, se desarrollaran aspectos relacionados con la climatología, así como conceptos necesarios para comprender mejor las posibles soluciones que se nos plantean, para lograr una mayor adaptación y eficiencia energética.

Todos estos condicionantes y conceptos se deben tener en cuenta a la hora de diseñar una edificación en la que se apliquen los principios bioclimáticos:

1.- LA TRAYECTORIA SOLAR